CN103388282B - 一种装饰原纸表面处理剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种人造板用装饰原纸表面处理剂及其制备方法，该方法包括首先采用经表面改性的纳米氧化物浆料制备苯丙乳液；然后将改性苯丙乳液、聚乙烯醇溶液和淀粉液混合而成。本发明方法将上述表面处理剂对装饰原纸进行表面处理，处理后的装饰原纸吸水性好，吸水高度(纵向)不仅没有降低，反而还有少许提高，提高了装饰原纸的平滑度和改善了原纸的油墨吸收值，克服了现有技术中装饰原纸进行表面施胶后吸收性降低的技术偏见。

Description

一种装饰原纸表面处理剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种纸张的表面处理剂及其制备方法，特别涉及一种人造板用装饰原纸的表面处理剂及其制备方法，属于造纸技术领域。

背景技术

装饰原纸是一种以优质木浆和钛白粉等填料为主要原料经特殊工艺加工而成的工业特种用纸，将原纸印刷后再经过三聚氰胺浸胶，在高温条件下压贴在板材表面，用于人造板材的表面装饰。经装饰纸饰面后的人造板，不仅耐磨、耐热、耐香烟灼烧、耐污染，而且表面花色丰富，美观时尚，视觉效果好。装饰原纸的主要技术要求是印刷适性，即良好的油墨转移吸收性，有一定的平滑度、纸质压缩性和柔软性好，同时要求遮盖性；其次则要求装饰原纸具有良好的吸收性，经浸渍能吸收三聚氰胺树脂。

装饰原纸的质量直接决定着人造板表面修饰质量和人造板产品的品质，目前装饰原纸的主要性能并不能满足人造板及相关行业越来越高的要求。因此，从装饰原纸的主要技术指标着手，改善其印刷适性就显得尤为重要。

提高装饰原纸的性能通常是在造纸过程中对造纸原料、造纸工艺等进行处理，例如申请号为201110181377.8的发明专利申请公开了一种提高装饰原纸综合性能的方法，该方法增加煅烧高岭土，降低二氧化钛的比例，白色装饰原纸原料配方为：煅烧高岭土、二氧化钛、纸浆；浅色装饰原纸原料配方为：煅烧高岭土、二氧化钛、氧化铁黄、氧化铁红、纸浆；深色装饰原纸原料配方为：煅烧高岭土、二氧化钛、氧化铁黄、氧化铁红、纸浆。本发明采用的煅烧高岭土是一种多孔无定型的微粒结构，容重较二氧化钛小，因此配用煅烧高岭土的装饰原纸，松厚度、透气度得到明显改善；纸张渗透性，浸胶性能明显改善，提高了印刷适应性；减少了二氧化钛的用量，降低了生产成本。又如申请号为201110047678.1的发明专利申请公开了一种高速浸胶印刷装饰原纸的生产工艺，包括碎浆、磨浆、配料和抄纸四个步骤而得原纸，碎浆是将包括重量百分含量为63％-78％木浆、10％-14％高岭土、12％-18％钛白粉、2％-3％颜料的原料和水配制成质量百分浓度为6.0-6.5％的浆料；浆料配料是在经过磨浆后的浆料加入占磨浆后浆料重量百分比为3-5％的湿强剂、0.2-0.4％的助留剂、0.1-0.3％的明矾、0.05-0.15％的渗透剂、0.05-0.15％的助剂而配制成质量百分浓度为2.0-4.0％的浆料。本发明调整了装饰原纸工艺中化学助剂的配比，使浸胶速度达到45m/min以上，从而提高浸胶厂的生产效率，降低生产成本。

在现代造纸技术中，用特定性能的化学品进行表面施胶已发展成为对纸张表面进行处理的主要形式，在很多情况下对纸张的物理强度、印刷性能、表面性能起着改善作用。对于装饰原纸来说，由于后续加工中对于纸页的吸收性有较高的要求，而一般的表面处理均会降低纸页的吸收性，除了宝丽纸，装纸原纸一般不经行表面处理。因此，选择合适的表面处理剂和处理工艺成为利用表面处理技术提高装饰原纸品质的关键。

发明内容

本发明的目的是针对现有装饰原纸的表面处理存在的技术问题，提供一种提高装饰原纸印刷适应性的表面处理剂以及处理液的制备方法。采用本发明的装饰原纸的表面处理剂处理后的装饰原纸克服了现有技术中装饰原纸进行表面施胶后吸收性降低的技术偏见，并在不降低装饰原纸表面吸收性的前提下提高其印刷适应性。

为实现本发明的目的，本发明提供一种装饰原纸表面处理剂的制备方法，包括如下顺序进行的步骤：

1)按照以下重量份配比备料

丙烯酸或α-甲基丙烯酸20-50；苯乙烯5-10、丙烯酸酯5-10；引发剂0.03-0.1：pH调节剂0.03-0.07；纳米氧化物浆料0.3-2；去离子水70-150；

2)在反应器中加入全部的pH调节剂和去离子水、部分丙烯酸或α-甲基丙烯酸、部分苯乙烯、部分丙烯酸酯、部分引发剂，在搅拌状态下升温至75-85℃，保温0.5-1.5h进行反应，制得预乳液；

3)将余量的丙烯酸或α-甲基丙烯酸、余量的苯乙烯、余量的丙烯酸酯和全部的纳米氧化物浆料混合均匀，与余量的引发剂在75-85℃的条件下，分别滴加至预乳液，保温3～5h，制得改性苯丙乳液；

4)将改性苯丙乳液、10％(wt％)聚乙烯醇(DP＝1000-2000)溶液与10％(wt％)淀粉液混合均匀，即得表面处理剂；其中，改性苯丙乳液的重量与淀粉液中淀粉的重量之比为0.3-1∶20，聚乙烯醇水溶液与淀粉液中淀粉的重量之比为0.1-0.3∶20。

其中，步骤1)中所述引发剂选择过硫酸铵和/或过硫酸钾；所述pH调节剂为碳酸氢钠；所述丙烯酸酯选自丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯或丙烯酸异辛酯中的一种或多种。

特别是，所述纳米氧化物浆料由如下重量份配比的原料混合而成：纳米氧化硅：20-30；聚丙烯酸钠(MW＝5000-50000)∶0.1-0.3；辛基酚聚氧乙烯醚：0.3-0.6；聚乙二醇6000：0.2-0.9；水：70-80。

尤其是，所述纳米氧化物浆料的制备步骤包括：

A)将纳米氧化硅、水、聚丙烯酸钠(MW＝5000-50000)、辛基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇6000分散成纳米氧化硅混合物料；

B)对成纳米氧化硅混合物料进行超声波处理3-6h，即得所述的纳米氧化物浆料。

其中，步骤2)中所述部分丙烯酸或α-甲基丙烯酸的用量与丙烯酸或α-甲基丙烯酸总量之比为1∶2-4，优选为1∶3；所述部分苯乙烯的用量与苯乙烯总量之比为1∶2-4，优选为1∶3；所述部分丙烯酸酯的用量与丙烯酸酯总量之比为1∶2-4，优选为1∶3；所述部分引发剂的用量与引发剂总量之比为1∶2-4，优选为1∶3。

特别是，步骤2)中在保持温度为75-85℃的条件下反应时间为0.5-1.5h，优选为1h。

其中，步骤3)中在2h之内将所述余量的丙烯酸或α-甲基丙烯酸、余量的苯乙烯和余量的丙烯酸酯混合液滴加到预乳液中，在2.5h之内将余量的引发剂滴加到预乳液中；所述乳化反应的时间为3-5h，优选为4h。

其中，步骤4)中所述淀粉溶液的制备步骤包括：将氧化淀粉与水混合后，在温度为90-95℃下进行糊化处理而成；将聚乙烯醇(DP＝1000-2000)与水以重量比为10∶90的比例配成10％聚乙烯醇溶液，聚乙烯醇的分子量为5000-50000.。

本发明再一方面提供一种按照上述方法制备而成的装饰原纸表面改性剂。

本发明提供一种将上述制得的表面处理剂在装饰原纸表面的应用。

采用本发明的装饰原纸表面处理剂处理的装饰原纸具有以下优点：

1、本发明的装饰原纸表面处理剂中使用大量含有亲水性基团——羧基的丙烯酸或α-甲基丙烯酸、丙烯酸酯单体制备而成的改性苯丙乳液，改性苯丙乳液的亲水性强，经表面处理后的装饰纸张吸收性好，不仅没有降低原纸的吸收性而且装饰原纸的吸水高度(纵向)还有提高；

2、本发明中装饰原纸表面处理剂采用纳米氧化硅浆料改性处理苯丙乳液，装饰原纸施胶后，处理剂干燥成膜过程中，纳米氧化硅粒子填充在苯丙聚合物粒子间的空隙中，使得原纸表面更平滑，提高了装饰原纸的平滑度，平滑度大于20s。

3、本发明的表面处理剂中含有成膜性能优良的聚乙烯醇，原纸在进行表面施胶处理后，其表面所成胶膜更好，使得纸张的适印性更好。

4、经表面处理后的纸张其吸水高度(纵向)未下降，平滑度由原纸的17s变为≥21s，K&N(油墨吸收值)由原纸的25变为≤18。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

实施例1

(一)制备纳米氧化硅浆料

1、按照以下重量份配比备料：

其中，氧化硅的粒径＜30nm；

2、将纳米氧化硅、水、聚丙烯酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇6000加入分散机中，高速搅拌，制成纳米氧化硅混合料，其中搅拌速率为1800rpm，搅拌时间2h；

3、对搅拌后的纳米氧化硅混合料施加超声波处理5h，制得固含量为20％的改性纳米氧化硅浆料。

(二)制备改性苯丙乳液

1、按照如下重量配比备料：

本发明中的丙烯酸还可以采用α-甲基丙烯酸，本发明实施例中以丙烯酸为例进行说明；

2、在装有搅拌器、冷凝管、氮气保护装置及加料装置的反应器中，加入6.7kg的丙烯酸、1.6kg的苯乙烯、1.7kg的丙烯酸丁酯、0.01kg的引发剂过硫酸铵、全部的碳酸氢钠和全部的去离子水，搅拌、加热使反应器升温至75℃，在保持温度为75℃的条件下，搅拌反应0.5h，制得预乳液；

3、将剩余的丙烯酸、苯乙烯、丙烯酸丁酯、和0.3kg的氧化硅浆料混合均匀在2h之内滴加至预乳液中，同时滴加剩余过硫酸铵，滴加2.5h，滴加完毕后，保温乳化4h，即得改性苯丙乳液。

(三)制备表面处理剂

1、将氧化淀粉与水混合后，加热并保持为90-95℃，进行糊化处理，制成淀粉液，其中氧化淀粉与水的重量之比为10∶90；

2、将聚乙烯醇(DP＝1000-2000)与水以重量比为10∶90的比例配成10％聚乙烯醇溶液；

2、向冷却后的淀粉液中加入改性苯丙乳液和聚乙烯醇水溶液，混合均匀，即得，其中，改性苯丙乳液的重量与淀粉液中淀粉的重量之比为1∶20，聚乙烯醇水溶液与淀粉液中淀粉的重量之比为0.3∶20。

实施例2

(一)制备纳米氧化硅浆料

1、按照以下重量份配比备料：

其中，氧化硅的粒径＜30nm；

2、将纳米氧化硅、水聚丙烯酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇6000加入分散机中，高速搅拌，制成纳米氧化硅混合料，其中搅拌速率为2500rpm，搅拌时间1h；

3、对搅拌后的纳米氧化硅混合料施加超声波处理6h，制得固含量为30％的改性纳米氧化硅浆料。

(二)制备改性苯丙乳液

1、按照如下重量配比备料：

2、在装有搅拌器、冷凝管、氮气保护及加料装置的反应器中，加入12.5kg的α-甲基丙烯酸、2kg的苯乙烯、2.5kg的丙烯酸乙酯、0.03kg的引发剂过硫酸铵、全部的碳酸氢钠和全部的去离子水，搅拌、加热使反应器升温至85℃，在保持温度为85℃的条件下，搅拌反应1.5h，制得预乳液；

3、将剩余的α-甲基丙烯酸、苯乙烯、丙烯酸乙酯、和2kg的氧化硅浆料混合均匀在2h之内滴加至预乳液中，同时滴加剩余过硫酸铵，滴加2.5h，滴加完毕后，保温乳化5h，即得改性苯丙乳液。

(三)制备表面处理剂

1、将氧化淀粉与水混合后，加热并保持为90-95℃，进行糊化处理，制成淀粉液，其中氧化淀粉与水的重量之比为10∶90；

2、将聚乙烯醇(DP＝1000-2000)与水以重量比为10∶90的比例配成10％聚乙烯醇溶液；

2、向冷却后的淀粉液中加入改性苯丙乳液和聚乙烯醇水溶液，混合均匀，即得，其中，改性苯丙乳液的重量与淀粉液中淀粉的重量之比为0.5∶20，聚乙烯醇水溶液与淀粉液中淀粉的重量之比为0.2∶20。

实施例3

(一)制备纳米氧化硅浆料

1、按照以下重量份配比备料：

其中，氧化硅的粒径＜30nm；

2、将纳米氧化硅、水聚丙烯酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇6000加入分散机中，高速搅拌，制成纳米氧化硅混合料，其中搅拌速率为2500rpm，搅拌时间1h；

3、对搅拌后的纳米氧化硅混合料施加超声波处理4h，制得固含量为25％的改性纳米氧化硅浆料。

(二)制备改性苯丙乳液

1、按照如下重量配比备料：

2、在装有搅拌器、冷凝管、氮气保护及加料装置的反应器中，加入17.5kg的丙烯酸、3kg的苯乙烯、3kg的丙烯酸异辛酯、0.03kg的引发剂过硫酸钾、全部的碳酸氢钠和全部的去离子水，搅拌、加热使反应器升温至80℃，在保持温度为80℃的条件下，搅拌反应1h，制得预乳液；

3、将剩余的丙烯酸、苯乙烯、丙烯酸异辛酯、和1.2kg的氧化硅浆料混合均匀在2h之内滴加至预乳液中，同时滴加剩余过硫酸铵，滴加2.5h，滴加完毕后保温乳化4h，即得改性苯丙乳液。

(三)制备表面处理剂

1、将氧化淀粉与水混合后，加热并保持为90-95℃，进行糊化处理，制成淀粉液，其中氧化淀粉与水的重量之比为10∶90；

2、将聚乙烯醇(DP＝1000-2000)与水以重量比为10∶90的比例配成10％聚乙烯醇溶液；

2、向冷却后的淀粉液中加入改性苯丙乳液和聚乙烯醇水溶液，混合均匀，即得，其中，改性苯丙乳液的重量与淀粉液中淀粉的重量之比为0.3∶20，聚乙烯醇水溶液与淀粉液中淀粉的重量之比为0.1∶20。

表面处理液处理装饰原纸试验例

将实施例1-3人造板装饰原纸表面处理剂采用施胶机对装饰原纸进行表面施胶处理，施胶量为1-2g/m²，在快速纸页成型器中干燥。所得纸页经恒温恒湿处理24h；然后按照国家标准《装饰原纸，GB/T24989-2010》方法测定装饰原纸的吸水高度(纵向)和平滑度，按照国家标准《纸和纸板油墨吸收性的测定，GB12911-91》的方法测定装饰原纸的油墨吸收值，测定结果如表1所示。

以装饰原纸作为对照例，测定其吸水高度(纵向)、平滑度和油墨吸收值，测定结果如表1所示。

表1装饰原纸性能测定结果

	吸水高度(纵向)(mm/10min)	平滑度(s)	油墨吸收值
				实施例1	19	23	13
实施例2	19	22	16
				实施例3	20	21	18
对照例	19	17	25

检测结果表明：

1、采用本发明装饰原纸表面处理剂处理后的装饰原纸的亲水性强，装饰原纸的吸收性高，不仅没有降低原纸的吸收性而且在保证原纸的吸收性的条件下，改善了原纸的印刷适应性。保证纸张吸收性不降低就保证了后续生产加工中对三聚氰胺树脂的吸收性，有利于后续的生产。

2、本发明的装饰原纸表面处理剂采用纳米氧化硅进行改性处理，装饰原纸表面施胶处理后，处理剂干燥成膜过程中纳米氧化硅粒子填充在苯丙聚合物粒子间的空隙中，使得原纸表面更平滑，提高了装饰原纸的平滑度。纸张平滑度值越低，纸张的平滑度越好，彩色喷墨打印纸有利于形成均匀平滑的油墨膜，印刷品光泽度高；同时，油墨用量小，印刷密度均匀，图像的层次再现效果好。

3、采用本发明的装饰原纸表面处理剂处理后的装饰原纸的油墨吸收值降低。在一定的范围内，油墨吸收值降低，图文的转印效果越好，印品质量越好。

Claims (9)

1.一种装饰原纸表面处理剂的制备方法，其特征是，包括如下顺次进行的步骤：

1)按照以下重量份配比备料

丙烯酸或α-甲基丙烯酸：20-50份

苯乙烯：5-10份

丙烯酸酯：5-10份

引发剂：0.03-0.1份

pH调节剂：0.03-0.07份

纳米氧化物浆料：0.3-2份

去离子水：70-150份；

2)在反应器中加入全部的pH调节剂和去离子水、部分丙烯酸或α-甲基丙烯酸、部分苯乙烯、部分丙烯酸酯、部分引发剂，在搅拌状态下升温至75-85℃，保温0.5-1.5h进行反应，制得预乳液；

3)将余量的丙烯酸或α-甲基丙烯酸、余量的苯乙烯、余量的丙烯酸酯和全部的纳米氧化物浆料混合均匀，与余量的引发剂在75-85℃的条件下，分别滴加至预乳液，滴加完毕后保温3～5h，制得改性苯丙乳液；

4)将改性苯丙乳液、10％(重量)的聚乙烯醇溶液与10％(重量)淀粉液混合均匀，即得表面处理剂；其中，改性苯丙乳液的重量与淀粉液中淀粉的重量之比为0.3-1∶20，聚乙烯醇水溶液与淀粉液中淀粉的重量之比为0.1-0.3∶20；

所述部分丙烯酸或α-甲基丙烯酸的用量与丙烯酸或α-甲基丙烯酸总量之比为1∶2-4；所述部分苯乙烯与苯乙烯总量之比为1∶2-4；所述部分丙烯酸酯与丙烯酸酯总量之比为1∶2-4，所述部分引发剂的用量与引发剂总量之比为1∶2-4。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是步骤1)中所述引发剂选择过硫酸铵和/或过硫酸钾；所述pH调节剂为碳酸氢钠。

3.如权利要求1所述的方法，其特征是步骤1)中所述丙烯酸酯选自丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯或丙烯酸异辛酯中的一种或多种。

4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征是所述纳米氧化物浆料由如下重量份配比的原料混合搅拌而成：纳米氧化硅：20-30；聚丙烯酸钠：0.1-0.3；辛基酚聚氧乙烯醚：0.3-0.6；聚乙二醇6000∶0.2-0.9；水：70-80。

5.如权利要求4所述的方法，其特征是所述纳米氧化物浆料的制备步骤包括：

1)将纳米氧化硅、水、聚丙烯酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇6000分散成纳米氧化硅混合物料；

2)将纳米氧化硅混合物料进行超声波处理3～6h，即得所述的纳米氧化物浆料。

6.如权利要求1-3之一所述的方法，所述部分丙烯酸或α-甲基丙烯酸的用量与丙烯酸或α-甲基丙烯酸总量之比为1∶3；所述部分苯乙烯与苯乙烯总量之比为1∶3；所述部分丙烯酸酯与丙烯酸酯总量之比为1∶3，所述部分引发剂的用量与引发剂总量之比为1∶3。

7.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征是步骤4)中所述淀粉液的制备步骤包括：将氧化淀粉与水混合后，在温度为90-95℃下进行糊化处理而成。

8.一种装饰原纸的表面处理剂，其特征是按照如权利要求1-7任一方法制备而成。

9.一种如权利要求8所述的表面处理剂在装饰原纸表面的应用。